Published July 1, 2021 | Version v1
Publication Open

Targeted capture and sequencing of Orientia tsutsugamushi genomes from chiggers and humans

Creators

  • 1. University of Oxford
  • 2. Mahosot Hospital
  • 3. Lao-Oxford-Mahosot Hospital-Wellcome Trust Research Unit
  • 4. Wellcome Centre for Human Genetics
  • 5. Armed Forces Research Institute of Medical Science
  • 6. Swiss Tropical and Public Health Institute
  • 7. University of Basel
  • 8. Mahidol Oxford Tropical Medicine Research Unit
  • 9. Mahidol University
  • 10. Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research

Description

Scrub typhus is a febrile disease caused by Orientia tsutsugamushi, transmitted by larval stage Trombiculid mites (chiggers), whose primary hosts are small mammals. The phylogenomics of O. tsutsugamushi in chiggers, small mammals and humans remains poorly understood. To combat the limitations imposed by the low relative quantities of pathogen DNA in typical O. tsutsugamushi clinical and ecological samples, along with the technical, safety and cost limitations of cell culture, a novel probe-based target enrichment sequencing protocol was developed. The method was designed to capture variation among conserved genes and facilitate phylogenomic analysis at the scale of population samples. A whole-genome amplification step was incorporated to enhance the efficiency of sequencing by reducing duplication rates. This resulted in on-target capture rates of up to 93% for a diverse set of human, chigger, and rodent samples, with the greatest success rate in samples with real-time PCR Ct values below 35. Analysis of the best-performing samples revealed phylogeographic clustering at local, provincial and international scales. Applying the methodology to a comprehensive set of samples could yield a more complete understanding of the ecology, genomic evolution and population structure of O. tsutsugamushi and other similarly challenging organisms, with potential benefits in the development of diagnostic tests and vaccines.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

فرك التيفوئيد هو مرض حموي تسببه أورينتيا تسوتسوجاموشي، ينتقل عن طريق عث ترومبيكوليد مرحلة اليرقات (chiggers)، التي تستضيفها بشكل أساسي الثدييات الصغيرة. لا يزال علم الوراثة الوراثي لـ O. tsutsugamushi في chiggers والثدييات الصغيرة والبشر غير مفهوم بشكل جيد. لمكافحة القيود التي تفرضها الكميات النسبية المنخفضة من الحمض النووي الممرض في العينات السريرية والبيئية النموذجية O. tsutsugamushi، إلى جانب القيود التقنية والسلامة والتكلفة لزراعة الخلايا، تم تطوير بروتوكول تسلسل التخصيب المستهدف القائم على المسبار. تم تصميم هذه الطريقة لالتقاط التباين بين الجينات المحفوظة وتسهيل التحليل الوراثي على نطاق عينات السكان. تم دمج خطوة تضخيم الجينوم الكامل لتعزيز كفاءة التسلسل عن طريق تقليل معدلات الازدواجية. أدى ذلك إلى معدلات التقاط على الهدف تصل إلى 93 ٪ لمجموعة متنوعة من العينات البشرية والقوارض والقوارض، مع أكبر معدل نجاح في العينات ذات قيم PCR Ct في الوقت الفعلي أقل من 35. كشف تحليل العينات الأفضل أداءً عن تجمع جغرافي نباتي على المستويات المحلية والإقليمية والدولية. يمكن أن يؤدي تطبيق المنهجية على مجموعة شاملة من العينات إلى فهم أكثر اكتمالاً للبيئة والتطور الجيني والبنية السكانية لـ O. tsutsugamushi وغيرها من الكائنات الحية التي تواجه تحديات مماثلة، مع فوائد محتملة في تطوير الاختبارات التشخيصية واللقاحات.

Translated Description (French)

Le typhus des broussailles est une maladie fébrile causée par Orientia tsutsugamushi, transmise par des acariens Trombiculidés (chiggers) au stade larvaire, dont les hôtes principaux sont de petits mammifères. La phylogénomique de l'O. tsutsugamushi chez le poulet noir, les petits mammifères et les humains reste mal comprise. Pour lutter contre les limitations imposées par les faibles quantités relatives d'ADN pathogène dans les échantillons cliniques et écologiques typiques d'O. tsutsugamushi, ainsi que les limitations techniques, de sécurité et de coût de la culture cellulaire, un nouveau protocole de séquençage d'enrichissement de cibles basé sur des sondes a été développé. La méthode a été conçue pour capturer la variation entre les gènes conservés et faciliter l'analyse phylogénomique à l'échelle des échantillons de population. Une étape d'amplification du génome entier a été incorporée pour améliorer l'efficacité du séquençage en réduisant les taux de duplication. Cela a entraîné des taux de capture sur cible allant jusqu'à 93 % pour un ensemble diversifié d'échantillons d'humains, de rongeurs et de rongeurs, avec le taux de réussite le plus élevé dans les échantillons avec des valeurs PCR Ct en temps réel inférieures à 35. L'analyse des échantillons les plus performants a révélé un regroupement phylogéographique à l'échelle locale, provinciale et internationale. L'application de la méthodologie à un ensemble complet d'échantillons pourrait donner une compréhension plus complète de l'écologie, de l'évolution génomique et de la structure de la population d'O. tsutsugamushi et d'autres organismes présentant des défis similaires, avec des avantages potentiels dans le développement de tests de diagnostic et de vaccins.

Translated Description (Spanish)

El tifus de matorral es una enfermedad febril causada por Orientia tsutsugamushi, transmitida por ácaros Trombiculid en etapa larvaria (niguas), cuyos huéspedes primarios son pequeños mamíferos. La filogenómica de O. tsutsugamushi en niguas, pequeños mamíferos y humanos sigue siendo poco conocida. Para combatir las limitaciones impuestas por las bajas cantidades relativas de ADN patógeno en muestras clínicas y ecológicas típicas de O. tsutsugamushi, junto con las limitaciones técnicas, de seguridad y de costo del cultivo celular, se desarrolló un nuevo protocolo de secuenciación de enriquecimiento de dianas basado en sondas. El método se diseñó para capturar la variación entre los genes conservados y facilitar el análisis filogenómico a escala de muestras de población. Se incorporó una etapa de amplificación del genoma completo para mejorar la eficiencia de la secuenciación al reducir las tasas de duplicación. Esto dio como resultado tasas de captura en el objetivo de hasta el 93% para un conjunto diverso de muestras humanas, de niguas y de roedores, con la mayor tasa de éxito en muestras con valores de Ct de PCR en tiempo real por debajo de 35. El análisis de las muestras de mejor rendimiento reveló la agrupación filogeográfica a escala local, provincial e internacional. La aplicación de la metodología a un conjunto completo de muestras podría producir una comprensión más completa de la ecología, la evolución genómica y la estructura de la población de O. tsutsugamushi y otros organismos igualmente desafiantes, con beneficios potenciales en el desarrollo de pruebas de diagnóstico y vacunas.

Files

ssf268573r.pdf

Files (4.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:fc8f79ee6ca90533d54f44c636a9f630
4.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الالتقاط المستهدف وتسلسل جينوم Orientia tsutsugamushi من chiggers والبشر
Translated title (French)
Capture et séquençage ciblés des génomes d'Orientia tsutsugamushi à partir de chiggers et d'humains
Translated title (Spanish)
Captura dirigida y secuenciación de genomas de Orientia tsutsugamushi de niguas y humanos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3136355282
DOI
10.1016/j.meegid.2021.104818

Is supplement to
https://openalex.org/W4247985291 (Other)
https://openalex.org/W3171027134 (Other)
https://openalex.org/W2788950514 (Other)
https://openalex.org/W2617893455 (Other)
https://openalex.org/W2510934268 (Other)
https://openalex.org/W2499503974 (Other)
https://openalex.org/W2125277507 (Other)
https://openalex.org/W2117582146 (Other)
https://openalex.org/W2112236985 (Other)
https://openalex.org/W1853410270 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1656702004
  • https://openalex.org/W1674947496
  • https://openalex.org/W1933448214
  • https://openalex.org/W1967702617
  • https://openalex.org/W1973290509
  • https://openalex.org/W1989693680
  • https://openalex.org/W1995236766
  • https://openalex.org/W2014900024
  • https://openalex.org/W2038639727
  • https://openalex.org/W2075866649
  • https://openalex.org/W2077655399
  • https://openalex.org/W2110514337
  • https://openalex.org/W2111647009
  • https://openalex.org/W2115912148
  • https://openalex.org/W2116649218
  • https://openalex.org/W2119180969
  • https://openalex.org/W2122673596
  • https://openalex.org/W2123561263
  • https://openalex.org/W2127108521
  • https://openalex.org/W2127322768
  • https://openalex.org/W2130906749
  • https://openalex.org/W2167372793
  • https://openalex.org/W2175170082
  • https://openalex.org/W2237816860
  • https://openalex.org/W2271722944
  • https://openalex.org/W2302262300
  • https://openalex.org/W2343763025
  • https://openalex.org/W2398139753
  • https://openalex.org/W2518409228
  • https://openalex.org/W2594275810
  • https://openalex.org/W2614081736
  • https://openalex.org/W2770879350
  • https://openalex.org/W2789767914
  • https://openalex.org/W2793277192
  • https://openalex.org/W2800303846
  • https://openalex.org/W2883474488
  • https://openalex.org/W2887160422
  • https://openalex.org/W2895333371
  • https://openalex.org/W2921005164
  • https://openalex.org/W2950071356
  • https://openalex.org/W2951432346
  • https://openalex.org/W2951464304
  • https://openalex.org/W2986751082
  • https://openalex.org/W2987821903